频率继电器在起重机上的应用1/5频率继电器在起重机上的应用大连美恒电气有限公司祝庆军刘向宁摘要：频率继电器是通过检测电源频率而进行控制的量度继电器，利用频率继电器的特点，对传统时间原则控制的绕线电机转子电阻切换进行革命的改变，改为速度原则切换，使切换准确可靠，减少电动机冲击，延长电动机及机械寿命。利用频率继电器还可进行电动机速度保护。关键词：频率继电器转子电阻切换速度原则速度保护频率继电器是通过监测频率而在设定点进行开关点动作的量度继电器。利用它的特性，可以对起重机的控制系统进行革命性的变化，对起重机用电动机进行有效的保护，防止冲击，进而可以减少机械冲击，延长电动机和起重机寿命。在电动机控制和保护方面，特别是对起重机起升机构的控制和保护更可靠、安全、有效。1.频率继电器简介：频率继电器电气系统硬件框图按键设置频率反馈频率测量控制系统继电器输出输入电路数码管显示频率继电器是一种采用数字集成电路控制的继电器，它通过滤波器滤掉输入电压信号中的谐波分量、直流分量和干扰信号，以还原出被测电压频率，通过比较电路获得等频率的方波信号，经过运放器和单片机的处理运算，最后计算出电压的频率。当测得的频率到达设定值时，单片机会控制相应的继电器动作，完成相应的控制。作者：祝庆军刘向宁打印日期：2010-3-24频率继电器在起重机上的应用2/5美恒公司设计开发了基于上述原理的数字式频率继电器，共有两款产品，分别为：WQP0101单路频率继电器，功能图见下图。WQP01044路频率继电器，功能图见下图。2.起重机控制的应用1)转子电阻的分级切除起重机各机构电动机通常采用三相异步绕线式电动机，而三相异步绕线式电动机在控制时，必须采用转子绕组串电阻启动，一方面可以减小启动电流和切换电流，使电动机的定转子电流控制在电动机允许的电流范围内（通常为2.5倍电动机额定电流），另一方面通过转子串电阻可以控制电动机的启动转矩满足起重机的要求。为了使整个起动过程中尽量保持较大的起动转矩，减少电流冲击，一般在电动机转子绕组中接入可以逐级切除的起动电阻，使电动机通过逐级进入全速运行状态。现在起重机上电动机转子电阻的分级切除是通过时间继电器的延时控制来实现的。时间继电器的延时时间是人为通过经验值设定的，因此存在许多缺陷，尤其对于起升机构。作者：祝庆军刘向宁打印日期：2010-3-24频率继电器在起重机上的应用3/5u设定的时间太短，电阻过早切除，当电动机负荷为满载时，由于加速力矩小，电动机加速度也小，转子电阻的快速切换，会使电动机切换电流超过其允许的最大电流，给电气和机械部件带来冲击。长期使用，由于过大的冲击，会降低电动机，电器元件，机械结构的寿命。u设定的时间太长，电阻过晚切除，机构起动时间过长，不利于操作使用。对于起升机构下降运行，当电动机负荷为满载时，由于负荷和电动机加速力矩均为机构加速力矩，机构会迅速加速到发电制动状态，切换时间长，会带来机构超速运行的危险。u由于起重机负载的不确定性，因此时间继电器的时间设定值不会因为经验的提高而克服缺陷。同时由于时间继电器的使用，使保护电动机过流的措施无法实现，目前现场使用的过流保护元件基本处于无效状态。进而也就失去了对电动机及导线的保护。要想解决上述问题，根本性的解决方案就是由时间原则切换改为速度原则切换。即转子电阻器的分级切除不再采用时间继电器的延时控制来实现，而是采用以电动机的速度作为切换设定点来实现。设定几个切换速度点（可通过电阻器计算来确定），当电动机速度达到设定点时切换电阻。这样不论负载如何，运行方向如何，电动机转子电阻器切换点都不会发生改变。通过计算，我们可以控制电动机的切换电流和力矩，避免电动机和机械部件的冲击或机构超速，也就从根本上解决了问题。作者：祝庆军刘向宁打印日期：2010-3-24频率继电器在起重机上的应用4/5频率继电器就可实现电动机转子电阻器的速度原则切换。因为：电动机的转子频率：f2=sxf1s:电动机转差率f1:电动机定子频率。电动机转差率：s=(n0-n)/n0n0:电动机同步转速；n:电动机实际转速。由公式可以看出：(见上图的纵坐标：速度与转子频率的关系)电动机转子频率与电动机转速成反比例线性变化。当电动机在同步速下运行，电动机转子频率为“0Hz”；当电动机堵转时，电动机转子频率与定子频率相同，在中国为“50Hz”.我们利用电动机的这一特性，用频率继电器检测电动机转子频率来实现电动机